ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Открытие основных законов химии из "Неорганическая химия" Великому русскому химику Д. И. Менделееву принадлежат крылатые слова Наука начинается там, где начинаются измерения . Справедливость этих слов в полной мере может быть показана на примере развития химии. [c.9] Первым измерительным прибором, введенным в химию, были весы. Гениальный русский ученый М. В. Ломоносов (1711-1765) на основании опытов по взвешиванию металлов, до и после обжига в закрытой реторте отверг теорию флогистона, объяснив увеличение массы металлов после окисления их соединением с воздухом, и в письме к Л. Эйлеру 5 июля 1748 г. впервые сформулировал закон сохранения материи и движения Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется какому-либо телу, столько же теряется у другого... Тело столько же теряет от своего движения, сколько сообщает им двинутому . [c.9] Однако идеи М. В. Ломоносова не были изестны западным ученым, так как были высказаны либо в письмах Л. Эйлеру, либо опубликованы в России на русском языке. Поэтому честь открытия первого закона химии — закона сохранения массы — обычно приписывается другому великому химику А. Л. Лавуазье (1743-1794). Взвешивая различные вещества до и после прокаливания их на воздухе, он много раз убеждался в неизменности суммарной массы всех участников реакции. С помощью взвешиваний он доказал, что воздух и вода не являются элементами. Воздух состоит из одной части газа, поддерживающего горение, названного им кислородом, и четырех частей газа, не поддерживающего горения (азота), а вода образуется при горении водорода в кислороде. Лавуазье также ввел в обиход современную номенклатуру химических соединений. [c.10] В 1789 г. в книге Элементарный курс химии Лавуазье опубликовал новый список элементов, в который наряду с 21 известными к тому времени настоящими элементами он ввел известь, магнезию, кремнезем, глинозем, радикалы некоторых кислот, а также свет и теплород (невесомый флюид — носитель тепловой энергии). После работ Лаувазье теория флогистона перестала существовать. Начался новый этап в развитии химии. [c.10] Английский химик Дж. Дальтон (1766-1844) вошел в историю химии как первооткрыватель третьего закона химии (закона кратных отношений) и создатель основ атомной теории. Он обнаружил, что два элемента, например углерод и кислород, могут соединяться в различных весовых соотношениях друг с другом и при этом давать соединения с различными свойствами три части углерода с восемью частями кислорода образуют углекистый газ, а три части углерода с четырьмя частями кислорода — угарный газ. Он заметил также, что содержание одного и того же элемента в разных соединениях его с другим элементом относятся друг к другу, как простые целые числа. В нашем примере доли кислорода в двух его соединениях относятся как 2 1. Это и есть формулировка закона кратных отношений. [c.11] Размышляя над всем этим, Дальтон пришел к мысли о том, что атомы элементов могут соединяться лишь в строго определенных соотношениях, образуя мельчайшую комбинацию атомов — молекулу. Все сложные вещества состоят из молекул. Атомы элементов неделимы и имеют строго определенную массу. Если предположить в нашем примере, что массы атомов углерода и кислорода относятся как 3 4, то молекула угарного газа может быть представлена в виде О, а углекислого газа в виде 0, где заштрихованный кружок обозначает атом кислорода, а незаштрихованный — углерода. [c.11] Дальтон составил первую таблицу атомных масс (в то время — весов) элементов, приняв за единицу атомную массу мельчайшего элемента (водорода) и предположив, что в простейших бинарных соединениях атомы соединяются попарно. Поэтому для кислорода он получил атомную массу 8 (его эквивалент в воде), для углерода 6 (его эквивалент в угарном газе), для азота 5 (его эквивалент в аммиаке). [c.11] Но молекулы простых веществ (водорода, кислорода, азота) по-прежнему записывались как одноатомные, что вступало в противоречие с законом объемных отношений. Например, по этому закону один объем водорода с одним объемом хлора должны были дать лишь один объем хлористого водорода, в то время как в опыте получалось два объема. [c.12] Это противоречие пытался разрешить итальянский химик А. Авогадро, выдвинувший в 1811 г. гипотезу, согласно которой в равных объемах газов содержится равное количество молекул. Для объяснения опыта следовало лишь принять, что молекулы водорода и хлора состоят из двух атомов указанных элементов. Однако эта гипотеза не была принята современниками, так как в те годы считалось, что молекулы могут образовываться лишь из атомов, имеющих различную химическую природу. Это отождествление химических элементов с составляющими их атомами мешало еще в течение 50 лет установлению истинных атомных и молекулярных масс многих важных веществ. [c.12] В 1826 г. Берцелиус опубликовал вторую после Дальтона таблицу атомных масс, в которой приведены значения атомных масс элементов, в основном совпадающие с принятыми в настоящее время. Атомные массы большинства элементов впервые оказались дробными, что разрушало предположение английского химика У. Праута о том, что все элементы состоят из атомов праэлемента — водорода. Так, атомная масса кислорода оказалась равной 15,9, хлора 35,3 и т. д. Берцелиус предположил обозначать атомы всех веществ не кружками с различной штриховкой, как это делал Дальтон, а начальными буквами их латинского наименования. Ему принадлежит также идея записи химических формул соединений, где нижними цифровыми индексами обозначается количество атомов в молекуле соединения или его простейшей ячейке. Эта химическая символика используется и в настоящее время. [c.13] Вся первая половина XIX в. отмечена открытием большого числа новых элементов. Английский химик Г. Дэви в начале века впервые применил электролиз растворов и расплавов солей для получения новых элементов. Так ему удалось получить и описать калий, натрий, магний, стронций, барий, кальций, газообразный хлор. В те же годы Берцелиус открыл церий, селен, кремний, цирконий, торий, а другие химики — бериллий, бор, палладий, радий, осмий, иридий, ниобий, тантал, йод и бром. К 1830 г. было выделено уже 55 элементов. Требовалась их систематизация с целью классификации по свойствам, сужения направления поиска новых элементов и предсказания свойств пока не открытых элементов. [c.13] Вернуться к основной статье